La atmósfera de Venus es la capa de gases que rodea a Venus. Está compuesto principalmente de dióxido de carbono supercrítico y es mucho más denso y caliente que el de la Tierra. La temperatura en la superficie es de 740 K (467 °C, 872 °F), y la presión es de 93 bar (1350 psi), aproximadamente la presión que se encuentra a 900 m (3000 pies) bajo el agua en la Tierra.^[1]​^[2]​ La atmósfera venusiana soporta nubes opacas de ácido sulfúrico, lo que hace imposible la observación óptica de la superficie basada en la Tierra y orbital. La información sobre la topografía se ha obtenido exclusivamente mediante imágenes de radar.^[1]​ Aparte del dióxido de carbono, el otro componente principal es el nitrógeno. Otros compuestos químicos están presentes sólo en pequeñas cantidades.^[1]​

Aparte de las capas superficiales, la atmósfera está en un estado de circulación vigorosa.^[3]​ La capa superior de la troposfera exhibe un fenómeno de super-rotación atmosférica, en el que la atmósfera rodea el planeta en solo cuatro días terrestres, mucho más rápido que el día sideral del planeta de 243 días. Los vientos que soportan la super rotación soplan a una velocidad de 100 m/s (≈360 km/h o 220 mph)^[3]​ o más. Los vientos se mueven hasta 60 veces la velocidad de rotación del planeta, mientras que los vientos más rápidos de la Tierra son solo del 10% al 20% de velocidad de rotación.^[4]​ Por otro lado, la velocidad del viento se vuelve cada vez más lenta a medida que disminuye la elevación desde la superficie, con la brisa apenas alcanzando la velocidad de 2,8 m/s (≈10 km/h o 6,2 mph) en la superficie.^[5]​ Cerca de los polos hay estructuras anticiclónicas llamadas vórtices polares. Cada vórtice es de doble ojo y muestra un patrón característico de nubes en forma de S.^[6]​ Arriba hay una capa intermedia de mesosfera que separa la troposfera de la termosfera.^[2]​^[3]​ La termosfera también se caracteriza por una circulación fuerte, pero muy diferente en su naturaleza: los gases calentados y parcialmente ionizados por la luz solar en el hemisferio iluminado por el sol migran al hemisferio oscuro donde se recombinan y bajan.^[2]​

A diferencia de la Tierra, Venus carece de un campo magnético. Su ionosfera separa la atmósfera del espacio exterior y del viento solar. Esta capa ionizada excluye el campo magnético solar, dando a Venus un entorno magnético distinto. Esto se considera la magnetosfera inducida por Venus. Los gases más ligeros, incluido el vapor de agua, son continuamente expulsados por el viento solar a través de la cola magnética inducida.^[3]​ Se especula que la atmósfera de Venus hasta hace unos 4 mil millones de años era más parecida a la de la Tierra con agua líquida en la superficie. Un efecto invernadero desbocado puede haber sido causado por la evaporación del agua superficial y el consiguiente aumento de los niveles de otros gases de efecto invernadero.^[7]​^[8]​

A pesar de las duras condiciones en la superficie, la presión atmosférica y la temperatura a unos 50 km a 65 km sobre la superficie del planeta es casi la misma que la de la Tierra, lo que hace que su atmósfera superior sea el área más parecida a la Tierra en el sistema solar, incluso más que la superficie de Marte. Debido a la similitud en la presión y la temperatura y al hecho de que el aire respirable (21% de oxígeno, 78% de nitrógeno) es un gas de elevación en Venus de la misma manera que el helio es un gas de elevación en la Tierra, la atmósfera superior se ha propuesto como un lugar para la exploración y la colonización.^[9]​